(57)【要約】【課題】  力率を改善しながら広範囲で昇圧でき、かつ回路損失を必要以上に大きくならないように抑える電源装置を提供する。【解決手段】  整流回路３の入力側または出力側に接続されたリアクトル４と、オン／オフ動作によってリアクトル４に対するエネルギーの蓄積および放出を制御するスイッチ６と、電源交流電圧のゼロクロスを検出する交流電圧ゼロクロス検出手段（図示せず）を有した、交流電源を直流に変換・昇圧・出力して負荷１０に提供する電源装置において、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるように、スイッチ６を高周波スイッチング制御する第１の制御手段１７１と、検出したゼロクロス毎に予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチ手段をスイッチングする第２の制御手段１７２とを備え、条件により２つの制御手段を選択切替るようにした電源装置。【選択図】        図１
2007135254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源の交流電圧を直流電圧に変換して負荷に電力を供給する整流回路と、
整流回路の入力側または出力側に接続されたリアクトルと、
オン／オフ動作によってリアクトルに対するエネルギーの蓄積および放出を制御するスイッチ手段と、
リアクトルから放出されたエネルギーによって充電を行うコンデンサと、
電源交流電圧のゼロクロスを検出する交流電圧ゼロクロス検出手段とを有する電源装置において、
電源交流電圧に比例した入力電流が流れるように、スイッチ手段を高周波スイッチング制御する第１の制御手段と、検出したゼロクロス毎に予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチ手段をスイッチング制御する第２の制御手段とを備えた制御装置とを、有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、２つ以上のリアクトルを有し、制御装置はそれらのいずれかを選択切替して使用可能とする機能を有することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源装置において、制御装置は、負荷の電圧に基づいて、第１の制御手段と、第２の制御手段とを選択・切替える選択手段を有することを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電源装置において、制御装置は、負荷の大きさに基づいて、第１の制御手段と、第２の制御手段とを選択・切替える選択手段を有することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の電源装置において、直列に接続された複数のコンデンサと、２つのコンデンサの接続点と交流電源の一方との間に設けられた整流回路切替手段とを有することを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電源装置において、リアクトルが整流回路の出力側に接続されている場合に、コンデンサからリアクトルへの電流の逆流防止手段を設けたことを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２もしくは請求項５のいずれか１項に記載の電源装置を有したモータ駆動装置であって、制御装置は、モータ回転数に基づいて、第１の制御手段と、第２の制御手段とを選択・切替える機能を有することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載のモータ駆動装置を備え、前記モータは圧縮機モータであることを特徴とする冷凍・空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源を直流に変換・昇圧・出力して負荷に提供する直流電源装置（コンバータ回路）、およびその電源装置を有したモータ駆動装置、および冷凍・空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンや冷蔵庫の圧縮機モータの駆動装置等において、その直流電源装置として、力率改善と、コンバータ部の出力直流電圧の可変レンジ拡大のための昇降圧制御とを実施できる装置が各種検討されている。その内、よく使用されているものとして、次の従来技術１〜３が挙げられる。
【０００３】
［従来技術１］図７を用いて、従来の直流電源装置の構造を説明する。この直流電源装置は、交流電源１にノイズフィルタ２を介して接続された全波整流回路３と、リアクトル４およびダイオード７と、出力直流電圧をリアクトル４を介して短絡するように設けたスイッチ６と、直流出力に接続された平滑コンデンサ８と、を有して構成され、インバータなどの負荷１０に接続される。さらに、この直流電源装置は、出力直流電圧を検出する直流電圧検出手段１１と、負荷電流を検出する電流検出手段１２を有している。リアクトル４とスイッチ６は昇圧チョッパ回路を構成し、リアクトル４に対するエネルギーの蓄積および放出を制御するスイッチング高周波数ＰＷＭ信号に基づき、スイッチ６のオン／オフをスイッチング制御することによって、負荷の入力ラインに、入力電圧に比例した電流を流すように制御して、力率改善と昇圧とを行うというものである。詳細な制御方法については、様々検討されている。この手法によれば、力率を高く改善でき、かつ幅広いレンジで昇圧可能である（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような方法では、昇圧チョッパ回路の高周波スイッチング等による回路損失が大きいという問題がある。
【０００４】
［従来技術２］他の従来の直流電源装置の構造を説明する。この直流電源装置は、直列に接続された２個の倍電圧コンデンサを整流回路の出力に接続し、倍電圧コンデンサの中間の接続点と、整流回路の一方の交流入力との間を接続し、交流電源と整流回路の間にリアクトルを設けるとともに、リアクトルを介して交流電源を短絡するスイッチ手段を設け、倍電圧整流による交流電源電圧よりも高い直流電圧を出力する構成である。この方法は、スイッチ手段（電源短絡手段）を電源半周期の間に、１回（から数回程度のみ）スイッチングする手法で力率改善と昇圧とを行うものである（以下、部分スイッチング制御方式と称する）。その構成は、後述の図８において、整流切替スイッチ１３を備えていないものに相当する。この方法も、詳細な制御方法については、様々検討されている。この方法は、前記従来技術１に比べると、制御が容易で、回路損失すなわちスイッチング損失が小さい点に特徴を有している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、上記部分スイッチング制御方式は、従来技術１のように、力率改善をしながら、かつ大きな範囲で昇圧できるというものではなく、昇圧を大きくすると、力率が下がるなど、力率が良い点で使うには、昇圧幅が限られる。倍電圧整流回路構成では、例えばモータ駆動装置においては、低回転数時でも必要以上の高電圧で駆動する必要があり、後述のとおり低回転数領域での低損失化が望まれる。また、この部分スイッチング制御方式を全波整流回路構成に適用する場合には、昇圧が十分にできない。
【０００６】
［従来技術３］また、部分スイッチング制御方式と整流回路切替とを併用した直流電源装置も提案されている。図８に示すように、この直流電源装置は、交流電源１にノイズフィルタ２を介して接続される整流回路３の入力側にリアクトル４を挿入し、整流回路３の入力側とリアクトル４との間に交流電源を短絡する双方向スイッチ手段６を設置するとともに、整流回路３の直流出力に直列に接続された２つの倍電圧用コンデンサ９−１，９−２を接続し、倍電圧用コンデンサ９−１，９−２の接続点と整流回路の一方の交流入力側との間に整流回路切替スイッチ１３を設けている。この方式は、従来技術２に、全波整流回路と倍電圧整流回路とを切り替える、整流回路の切替手段である整流回路切替スイッチを追加したものである（例えば、特許文献３参照）。この方式は、従来技術２と同様に、従来技術１に比べて、制御が容易で、また回路損失すなわちスイッチング損失が小さいという利点を有し、さらに、従来技術２に比べて、昇圧幅すなわち出力直流電圧範囲を拡大することができるという利点を有している。
【０００７】
しかしながら、この方式は、従来技術１と比べると、依然、力率が良い点で使うには、昇圧幅が限られるという問題がある。
【０００８】
上記従来技術の各方式の出力直流電圧値について、参考例をあげて比較する。入力交流電源が家庭用商用電源ＡＣ１００Ｖの場合で、また、各回路部品の電圧降下分や負荷の影響を全く無視した場合（なお、各数値は説明用のものであり、各種条件により変わる）、
（１）リアクトルの短絡制御による昇圧制御なし、全波整流回路の場合：１００×√２×１≒１４１Ｖ
（２）リアクトルの短絡制御による昇圧制御なし、倍電圧整流回路の場合：１００×√２×２≒２８２Ｖ
（３）従来技術２を全波整流回路に適用した場合：１４０超〜１６０Ｖ位（力率を下げても良いなら、もっと昇圧可能）
（４）従来技術２を倍電圧整流回路に適用した場合：２８０超〜３２０Ｖ位（力率を下げても良いなら、もっと昇圧可能）
（５）従来技術３：（３）と（４）より、１４０超〜１６０Ｖ位と２８０超〜３２０Ｖ位（力率を下げても良いなら、もっと昇圧可能）
（６）従来技術１を全波整流回路に適用した場合：１４０超〜３８０Ｖ超
【特許文献１】特開平１０−３２７５７６号公報
【特許文献２】特開平１１−１６４５６２号公報
【特許文献３】特開２０００−１８８８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の問題に鑑み、本発明は、直流電源装置において、力率の改善を実施しながら、かつ広範囲で昇圧を実施するとともに、可能な限り回路損失を小さくすることを目的とする。
【００１０】
本発明は、第１の制御方法（高周波スイッチング制御）と、第２の制御方法（部分スイッチング制御）との両方を使用するが、なお、第１の制御方法に適した構成においては、そのままでは第２の制御方法を高力率で駆動できない。その理由として、第１の制御方法では、高周波スイッチングに適した定数や部材のリアクトルを使用するが、これは第２の制御方法にとっては定数が小さいもので、第２の制御方法に適した比較的大きな定数のリアクトルの使用が望まれる。
【００１１】
すなわち、本発明は、直流電源装置において、第１の制御と第２の制御のいずれかを選択したときに、力率の改善を図り、広い電圧幅を得ることができかつスイッチング損失ひいては昇圧時にも回路損失の低減を図ることを目的とする。
【００１２】
さらに、本発明は、インバータでモータを駆動するモータ駆動装置において、幅広い電圧で駆動できるようにし、それにより、モータの高回転数化と、低回転数では、昇圧部のスイッチング損失の低減と、インバータの通電ＰＷＭデューティー比が小さいことに起因する低回転数領域での損失の低減とを図ることを目的とする。
【００１３】
本発明は、冷凍・空調装置において、圧縮機駆動の際には、幅広い電圧で駆動できるようにし、それにより、圧縮機モータの高回転数化と、低回転数では、昇圧部のスイッチング損失の低減と、インバータの通電ＰＷＭデューティー比が小さいことに起因する低回転数領域での損失の低減とを図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、入力電源の交流電圧を直流電圧に変換して負荷に電力を供給する整流回路と、整流回路の入力側または出力側に接続されたリアクトルと、交流電源をリアクトルを介して短絡するオン／オフ動作によってリアクトルに対するエネルギーの蓄積および放出を制御するスイッチ手段と、リアクトルから放出されたエネルギーによって充電を行うコンデンサと、電源交流電圧のゼロクロスを検出する交流電圧ゼロクロス検出手段とを有する直流電源装置において、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるように、スイッチ手段を高周波スイッチング制御する第１の制御手段と、検出したゼロクロス毎に予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチ手段をスイッチング制御する第２の制御手段とを備えた制御装置とを有する。
【００１５】
すなわち、本発明は、直流電源装置において、第１の制御手段と第２の制御手段の２つの昇圧制御手段を備え、２つの制御手段のいずれかを選択して使用可能とする。そうすることで、スイッチング損失が小さく、回路効率の点で優位性のある第２の制御手段で力率改善を十分に対応できる昇圧範囲では第２の制御を実施し、対応できない範囲では第１の制御手段で第１の制御を実施する。
【００１６】
さらに、本発明は、上記直流電源装置において、複数のリアクトルを備え該リアクトルのいずれかを選択可能とし、第１の制御、と第２の制御、またその他、各種条件に応じて、最適な定数や部材のリアクトルを使用するようにする。また、負荷の電圧によって、実施する昇圧制御方法を選択し切り替える。さらに、負荷の大きさによって、実施する昇圧制御方法を選択し切り替える。
【００１７】
また、本発明は、上記直流電源装置において、全波整流回路と倍電圧整流回路とを切り替える整流回路切替手段を備え、スイッチング損失が小さく、回路効率の点で優位性のある第２の制御手段で力率改善を対応できる昇圧範囲を拡大する。
【００１８】
さらに、本発明は、上記電源装置を有したモータ駆動装置において、昇圧制御方法の選択・切替えを行い、第１の制御手段により高回転数化と、第２の制御手段により昇圧部のスイッチング損失の低減と、また低回転数時にインバータ回路の通電ＰＷＭデューティー比を大きくできるようにすることで低回転数時の損失の低減を図り、低回転数域での低損失化を実施できるようにする。
【００１９】
本発明は、上記電源装置およびモータ駆動装置を有した冷凍・空調装置において、圧縮機駆動の際には、昇圧制御方法の選択・切替えを行い、第１の制御手段により高回転数化と、第２の制御手段により低回転数域での低損失化とを実施できるようにする。
【００２０】
本発明は、上記電源装置において、リアクトルが整流回路の出力側に接続されている場合に、平滑コンデンサからリアクトルへの電流の逆流防止手段を設けた。
【００２１】
本発明は、上記電源装置を用いたモータ駆動装置であって、制御装置は、モータ回転数に基づいて、第１の制御手段と第２の制御手段とを選択し切り替える機能を有する。
【００２２】
本発明は、冷凍・空調装置において、上記電源装置を用いたモータ駆動装置を備え、前記モータは圧縮機モータである。
【００２３】
本発明によれば、電圧を大きく昇圧する必要のない場合には、第２の制御方法を用い、大きく昇圧する必要のあるときのみ第１の制御方法を用いるなど、２つの特徴的な制御方法を使用できるようにし、それぞれの長所を活用することで、力率を改善しながら広範囲で昇圧でき、かつ回路損失を必要以上に大きくならないように抑える電源装置およびモータ駆動装置ならびに冷凍・空調装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。なお、上記従来の技術の図７、図８における同一部分は同一符号を用いる。
【００２５】
図１〜図３を用いて、本発明の基本回路構成を説明する。まず図１を用いて、本発明にかかる直流電源装置の第１の基本形態を説明する。図１は、本発明にかかる直流電源装置の１つの構成例の概略図であり、図７および上記の従来技術１に記載の構成に、複数のリアクトル、およびいずれかのリアクトルを選択し切り替えるリアクトルの切替手段ならびにスイッチを第１の制御方法または第２の制御方法によって動作させる制御装置を設けたものである。リアクトルの切り替え動作および第１の制御または第２の制御の選択とそれぞれの制御動作以外の動作は従来技術１の図７の内容と同様である。
【００２６】
すなわち、図１においては、直流電源装置は、交流電源１に接続される電源装置であり、高周波ノイズ等を除去するノイズフィルタ２と、ダイオードブリッジからなる整流回路３と、整流回路３の直流出力の一方に接続された並列に設けた少なくとも２個のリアクトル４−１，４−２と、リアクトル４−１，４−２のいずれか一つを選択して切り替えるリアクトル切替手段５と、リアクトル４（４−１，４−２）と整流回路３の他方の直流出力との間に接続され直流出力をリアクトルを介して短絡する例えばＩＧＢＴからなるスイッチ６と、平滑コンデンサ８からリアクトル４（４−１，４−２）への電流の逆流およびスイッチ６がオンのときに平滑コンデンサ８からスイッチ６への電流の逆流を阻止するダイオード７と、整流回路３の出力直流電圧を平滑する平滑コンデンサ８と、出力直流電圧検出手段１１と、電流検出手段１２とからなり、出力直流電圧は、負荷１０に供給される。
【００２７】
スイッチ６のオン／オフの制御は、制御装置１７で行われる。制御装置１７の第１の制御手段１７１は、高周波スイッチング制御を行う手段であり、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるようにスイッチ６を高周波スイッチング制御する。すなわち、第１の制御手段１７１は、従来技術１にあるように高周波ＰＷＭ信号スイッチングでスイッチ６をオン／オフ制御して、入力電圧に比例した入力電流が流れるようにし、力率改善と昇圧とを行う手段である。第１の制御手段１７１は、電源電流を検出する機能を持つことができる。
【００２８】
制御装置１７の第２の制御手段１７２は、部分スイッチング制御を行う手段であり、（交流電源電圧のゼロクロス検出手段は図示していないが）交流電源電圧のゼロクロスごとに予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチ６をスイッチング制御する。すなわち、第２の制御手段１７２は、従来技術２，３にあるように、電源電圧のゼロクロス後、電源電圧半周期あたり１回から数回（例えば３回）だけ、予め定めたタイミングに、予め定めた期間だけスイッチングを行う手段であり、第１の制御方法（第１の制御手段による方法）に比べスイッチング損失に起因する回路損失を小さくすることができる。
【００２９】
制御装置１７の選択手段１７３は、第１の制御手段１７１または第２の制御手段１７２のいずれかを負荷の電圧または負荷の電力などに基づいて選択する手段である。
【００３０】
また、制御装置１７は、リアクトル４−１，４−２のいずれを選択するかの選択信号をリアクトル切替手段５へ出力する。リアクトル４−１，４−２はそれぞれ定数や部材が異なっており、第１の制御手段１７１による制御の場合と第２の制御手段１７２による制御の場合等を勘案して、いずれかの異なる定数や部材のリアクトルを選択することによって、それぞれ異なる昇圧能力を得ることができる。
【００３１】
図２を用いて、本発明にかかる直流電源装置の第２の基本形態を説明する。図２に示す直流電源装置は、図１と同様の機能を果たす直流電源装置であり、並列に接続された２つのリアクトル４−１，４−２のいずれかのリアクトルを選択するリアクトル切替手段５と電流検出手段１２を、整流回路３の交流電源側に設けるとともに、直列に接続された２つのスイッチ６−１，６−２を整流回路３の直流出力側に接続し、スイッチ６−１，６−２の接続点と整流回路３の交流入力の一方（例えばＢ）とを接続して、平滑コンデンサ８からリアクトル４への電流の逆流を阻止する逆流阻止用ダイオード７を廃止したものである。この直流電源回路においても制御装置１７が設けられ、スイッチ６−１，６−２のオン／オフの制御は、制御装置１７で行われる。
【００３２】
制御装置１７の第１の制御手段１７１は、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるようにスイッチ６−１またはスイッチ６−２を高周波スイッチング制御する。制御装置１７の第２の制御手段１７２は、交流電源電圧のゼロクロスごとに予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチ６−１またはスイッチ６−２をスイッチング制御する。スイッチ６−１またはスイッチ６−２は、交流電源電圧の半周期ごとに交互に選択される。制御装置１７の選択手段１７３は、第１の制御手段１７１または第２の制御手段１７２のいずれかを選択する。制御装置１７は、定数や部材が異なる複数のリアクトル４−１，４−２のいずれかを選択する信号をリアクトル切替手段５へ出力する。この形態によれば、図１の直流電源装置に比べ、ダイオード７での損失がなく、回路効率の向上が図れる。
【００３３】
負荷の電圧を上げるとき（電圧指令値が高いとき）や、または負荷の電力が大きいときなど、第１の制御方法を行うときには、整流回路３の一方の交流入力端子Ａ側が正電圧のときには、スイッチ６−１を第１の制御手段１７１で高周波スイッチング制御する。このことにより選択されたいずれかのリアクトル４にエネルギーが蓄積され、スイッチ６−１をオフとすると、電源交流電圧にリアクトル４に蓄積されたエネルギーが加えられた電圧が全波整流されて平滑コンデンサ８に電源交流電圧よりも高い直流電圧が蓄積される。同様に、整流回路３の他方の交流入力端子Ｂ側が正電圧のときには、スイッチ６−２を第１の制御手段１７１で高周波スイッチング制御する。このことにより選択されたいずれかのリアクトル４にエネルギーが蓄積され、スイッチ６−２をオフとすると、電源交流電圧にリアクトル４に蓄積されたエネルギーが加えられた電圧が全波整流されて平滑コンデンサ８に電源交流電圧よりも高い直流電圧が蓄積され、力率の改善と昇圧が行われる。
【００３４】
負荷の電圧を下げるとき（電圧指令値が低いとき）や、または負荷の電力が小さいときなど、第２の制御方法を行うときには、整流回路３の一方の交流入力端子Ａ側が正電圧のときには、スイッチ６−１を第２の制御手段１７２で交流電源のゼロクロス後、電源電圧半周期あたり１回から数回だけ予め定めたタイミングに予め定めた期間だけスイッチングを行うようスイッチング制御する。このことにより選択されたいずれかのリアクトル４にエネルギーが蓄積され、スイッチ６−１をオフとすると、電源交流電圧にリアクトル４に蓄積されたエネルギーが加えられた電圧が全波整流されて平滑コンデンサ８に電源交流電圧よりも高い直流電圧が蓄積される。同様に、整流回路３の他方の交流入力端子Ｂ側が正電圧のときには、スイッチ６−２を第２の制御手段１７２で交流電源のゼロクロス後、電源電圧半周期あたり１回から数回だけ予め定めたタイミングに予め定めた期間だけスイッチングを行うようスイッチング制御する。このことにより選択されたいずれかのリアクトル４にエネルギーが蓄積され、スイッチ６−２をオフとすると、電源交流電圧にリアクトル４に蓄積されたエネルギーが加えられた電圧が全波整流されて平滑コンデンサ８に電源交流電圧よりも高い直流電圧が蓄積される。この第２の制御態様では、スイッチ６の単位時間当たりのスイッチング回数が少ないので、スイッチ６のスイッチング損失を低減でき、ひいては回路損失を低く抑えることができる。
【００３５】
図３を用いて、本発明にかかる直流電源装置の第３の基本形態を説明する。図３に示す直流電源装置は、図１の直流電源装置と同様の機能を果たす装置であり、並列接続されたリアクトル４−１，４−２を有するリアクトル切替手段５の位置を整流回路３の入力側に配置している。この直流電源回路においても制御装置１７が設けられ、スイッチ６のオン／オフの制御は、制御装置１７で行われる。制御装置１７の第１の制御手段１７１は、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるようにスイッチ６を高周波スイッチング制御する。制御装置１７の第２の制御手段１７２は、交流電源電圧のゼロクロスごとに予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチ６をスイッチング制御する。制御装置１７の選択手段１７３は、複数のリアクトル４−１，４−２のいずれかを選択する信号をリアクトル切替手段５へ出力する。
【００３６】
スイッチ６をオンとすると選択されたいずれかのリアクトル４にエネルギーが蓄積され、スイッチ６をオフとすると、電源交流電圧にリアクトル４に蓄積されたエネルギーが加えられた電圧が全波整流されてコンデンサ８に電源交流電圧よりも高い直流電圧が蓄積される。
【００３７】
なお、その他、図示はしていないが、図８のように、スイッチ６もリアクトルの後段で整流回路３の入力側に配置した構成として、交流電源をリアクトル４を介して短絡するときに整流回路３を介さない構成としてもよい。
【００３８】
［第１の制御方法］図１から図３に示した直流電源装置の第１の制御手段１７１は、従来技術１にあるように、高周波ＰＷＭ信号スイッチング（例えば、電源電圧周波数が５０または６０Ｈｚのとき、１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ）でスイッチング素子からなるスイッチ６のオン／オフ制御を行い、入力電圧に比例した入力電流が流れるようにし、力率改善と昇圧とを行う。その詳細な制御内容は様々検討されているものであり、ここでは、その方法については問わない。なお制御実施にあたり、制御装置に、例えば入力電圧信号が必要であれば、入力電圧信号検出手段を設ければよい。
【００３９】
［第２の制御方法］図１から図３に示した直流電源装置の第２の制御手段は、従来技術２や従来技術３にあるように、電源電圧のゼロクロス後、電源電圧半周期あたり１回から数回（例えば３回）だけ、予め定めたタイミングに、予め定めた期間だけスイッチングを行う。その詳細な制御内容は様々検討されているものであり、ここでは、その方法については問わない。各設定値は、負荷の電圧値、大きさ、その他出力直流電圧指令値などに合せ、複数の組合せのものを制御装置に用意する、またはそれらの情報に基づいて制御装置１７に演算させるようにしてもよい。この制御は、図示はしていないが、電源電圧のゼロクロス信号検出手段を設けることで、容易に実現できる。
【００４０】
なお、図１〜図３において、制御装置１７は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）またはＤＳＰから構成される。ノイズフィルタ２は高周波ノイズ等を除去する。
【００４１】
なお、図１の直流電源装置ではスイッチング素子が１つであるのに対し、図２および後述する図５の直流電源装置ではスイッチング素子が２個であるので、図２および図５の直流電源装置の構成では、電源半周期毎に交互にスイッチング素子を通電することになる。このようなふたつのスイッチング素子の半周期ごとの制御は、例えば、特開２００５−１０２４８９号公報が参考になる。
【００４２】
なお、第１の制御方法に適した構成において、そのままでは第２の制御方法を高力率で実行することができない。その理由として、第１の制御方法では、高周波スイッチングに適した定数や部材のリアクトルを使用するが、これは第２の制御方法にとっては定数が小さいので、第２の制御方法に適した比較的大きな定数のリアクトルの使用が望まれる。そのため、本発明では、複数のリアクトル４と、リアクトルの選択切替手段５とを設けている。第１の制御を実施する場合には、第１の制御に適したリアクトルを、また第２の制御を実施する場合や、昇圧制御を実施しない場合には、第２の制御に適したリアクトルを使用するようにする。また、その他の条件に応じて、例えば、負荷の電圧や負荷の大きささらには出力直流電圧の指令値などにより、使用するリアクトルを切り替えるようにしてもよい。なおリアクトルの切替手法についても特に問わない。リアクトルの切替え、および制御方法の切替えは、リアクトル通電中に実施してもよいし、そうすることで何か問題がある場合には、制御装置は一旦整流回路の通電を止め（その手法も特に問わない）、リアクトルに電流が流れていない状態で、切替を実施するようにする。なお、リアクトル以外にも回路部品等で切替えが必要な場合には、それらも切替可能とする。リアクトルは、２個に限らず、それ以上の数を用いて、制御態様に最適なリアクトルを選択することができる。
【００４３】
制御装置１７は、負荷の電圧、負荷の大きさに応じて制御方法を選択し切り替えるようにする。図４を用いて、制御装置１７が負荷の電圧、負荷の大きさに応じて制御方法を選択し切り替える手順を説明する。負荷の電圧は、負荷側に電圧検出手段１１を設けて検出する。負荷の大きさは、整流回路の入力側、または出力側に電流検出手段１２を設け、電流と電圧の検出結果に基づいて算出する。
【００４４】
図４（ａ）に、制御方法の選択動作を示す。制御装置１７は、予め制御装置に設定されたしきい値と、検出値・指令値とを比較し（Ｓ１１）、検出値・指令値の方が大きい場合には、第１の制御手段を選択（対応するリアクトルを選択）し、昇圧を優先して、大きく昇圧を行うようにする（Ｓ１２）。検出値・指令値よりしきい値のほうが大きい場合には、第２の制御手段を選択（対応するリアクトルを選択）し、スイッチング損失を抑えるようにする（Ｓ１３）。なお、しきい値は、第２の制御手段が、力率を十分に改善できる範囲内になるように、予め実験等で設定しておく。検出値としては負荷の大きさの検出結果、また指令値としては出力直流電圧指令値などが用いられる。なお、図示はしていないが、もちろん特に昇圧の必要がないときには、昇圧制御をしないようにする。
【００４５】
図５を用いて、本発明にかかる直流電源装置の他の態様を説明する。図５の直流電源装置は、全波整流回路と倍電圧整流回路との整流回路切替え手段を設けている。この直流電源装置は、図２の直流電源装置の構成に、直列接続された２つの倍電圧用コンデンサ９−１，９−２、整流回路切替スイッチ１３、および逆流防止用ダイオード７−１，７−２を２つ追加している。整流回路切替スイッチ１３を開状態にすると全波整流回路、整流回路切替スイッチ１３を閉状態にすると倍電圧整流回路になる。なお、リアクトル４−１，４−２を用いた昇圧制御は、スイッチ６−１，６−２のオン／オフを制御する図１〜図３の基本構成と同様である。
【００４６】
図４（ｂ）を用いて、図５の直流電源装置における、制御方法の選択動作を示す。制御装置１７には、制御しきい値として、しきい値Ａ＞しきい値Ｂ＞しきい値Ｃの関係を有するしきい値Ａおよびしきい値Ｂならびにしきい値Ｃを設定しておく。まず、制御装置１７は、予め制御装置に設定されたしきい値Ｂと、検出値・指令値とを比較する（Ｓ２１）。検出値・指令値の方が大きい場合（Ｙｅｓ）には、次に、しきい値Ａと、検出値・指令値とを比較する（Ｓ２２）。検出値・指令値の方が大きい場合（Ｙｅｓ）には、第１の制御手段を選択し、かつ全波整流回路または、倍電圧整流回路を選択する（Ｓ２４）。検出値・指令値より、しきい値Ａのほうが大きい場合（ステップＳ２２、Ｎｏ）には、第２の制御手段を選択し、かつ倍電圧整流回路を選択する（Ｓ２５）。
【００４７】
ステップＳ２１で、検出値・指令値よりしきい値Ｂの方が大きい場合（Ｎｏ）には、次に、しきい値Ｃと、検出値・指令値とを比較する（Ｓ２３）。検出値・指令値の方が大きい場合（Ｙｅｓ）には、第１の制御手段を選択し、かつ全波整流回路を選択する（Ｓ２６）。検出値・指令値より、しきい値Ｃのほうが大きい場合（Ｎｏ）には、第２の制御手段を選択し、かつ全波整流回路を選択する（Ｓ２７）。
【００４８】
選択された結果を反映し、実際に切替を行うのは、上述のように、通電中、または一度通電を止めた状態で実施するようにする。
【００４９】
これにより、全波整流（１４１Ｖ）付近および倍電圧整流（２８２Ｖ）付近での若干の昇圧には第２の制御手段を用いることができる。例えば１４０超〜１６０Ｖと、２８２超〜３２０Ｖ区間では第２の制御手段、１６０〜２８０Ｖと、３２０Ｖ以上では第１の制御手段を用いる。整流切替がない場合（全波整流回路）は、２８２超〜３２０Ｖ区間でも第１の制御手段を使う必要があった。
【００５０】
図６を用いて、図中の、本発明にかかる直流電源装置を整流・昇圧部１４に用いたモータ制御装置を説明する。この形態では、図１〜図３、図４の負荷１０の部分がインバータ回路１５と制御装置１５１、ドライブ回路１５２およびモータ１６で構成されている。この場合、図４に示した制御方法の選択動作は、モータ１６の回転数に応じて実施するようにする。なおこの場合、図４におけるしきい値と比較する検出値・指令値としては、モータの回転数検出手段を設けて、その検出した結果を用いる、または、インバータ部の制御装置の指令回転数等を用いる。これにより第１の制御手段により、高回転数駆動、また第２の制御手段により、低回転数時には、回路損失の低減を図ることができる。
【００５１】
図６に示したモータ駆動装置を冷凍・空調装置に用いることができる。すなわち、モータ１６を圧縮機モータとすることによって、冷凍・空調装置に適用することができる。なお、本発明の直流電源装置は、異なる直流電圧を必要とするその他の電機製品全般に直流電源装置として適用することができる。
【００５２】
回路構成は、図１〜図３や上述のように、リアクトル４およびスイッチ６は、整流回路３の入力側あるいは、出力側に配置できるが、それらの構成に合せ、使用するリアクトル特性や、制御装置、スイッチング信号生成方法、スイッチ素子数、制御に必要な各種信号検出手段の設置などの構成を変更・決定することができる。
【００５３】
制御方法の切替えは、出力直流電圧指令値、直流電流検出値、インバータの通電ＰＷＭデューティー比、モータ電流値、入力電力検出値などに基づいて実施することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る電源装置の第１の構成を説明する概略図
【図２】本発明に係る電源装置の第２の構成を説明する概略図
【図３】本発明に係る電源装置の第３の構成を説明する概略図
【図４】本発明の制御装置の動作を説明するためのフローチャート概略図
【図５】本発明に係る電源装置の第４の構成を説明する概略図
【図６】本発明に係る電源装置を有したモータ駆動装置の構成例の概略図
【図７】従来の電源装置の第１の構成を説明する概略図
【図８】従来の電源装置の第２の構成を説明する概略図
【符号の説明】
【００５６】
１  交流電源
２  ノイズフィルタ
３  ダイオードブリッジ（整流回路）
４  リアクトル
５  リアクトル切替手段
６  スイッチ（ＩＧＢＴ：スイッチング素子）
７  逆流阻止用ダイオード
８  平滑用コンデンサ
９  倍電圧用コンデンサ
１０  負荷
１１  出力直流電圧検出手段
１２  電流検出手段
１３  整流回路切替スイッチ
１４  整流・昇圧部
１５  インバータ部
１６  モータ
１７  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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